Dvije neutronske zvijezde razbile su se zajedno i potresle svemir, pokrenuvši epsku eksploziju zvanu "kilonova" koja je u svemir pljunula puno ultrazvučnog, ultrahotnog materijala. Sada su astronomi iznijeli najvjerojatnije dokaze o tome da je nakon te eksplozije formiran element koji nedostaje u vezi koji bi mogao pomoći objasniti zbunjujuću kemiju svemira.
Kad je ta potresna - mrena u samoj tkanini svemira-vremena, nazvana gravitacijskim valovima - stigla na Zemlju 2017. godine, pokrenula je detektore gravitacijskog vala i postala prvi pad neutronskih zvijezda ikada otkriven Odmah, teleskopi širom svijeta zavrtjeli su se oko proučite svjetlost rezultirajuće kilonove. Podaci iz tih teleskopa otkrili su snažne dokaze stroncijeve vrtloge u protjeranom materiju, teškog elementa s kozmičkom prošlošću koji je bio teško objasniti s obzirom na sve ostalo što astronomi znaju o svemiru.
Zemlja i svemir su prekriveni kemijskim elementima različitih vrsta. Neke je lako objasniti; vodik, sastavljen u svom najjednostavnijem obliku od samo jednog protona, postojao je ubrzo nakon Velikog praska kao što su se počele formirati subatomske čestice. Helij, s dva protona, prilično je lako objasniti. Naše sunce to proizvodi cijelo vrijeme, razbijajući atome vodika nuklearnom fuzijom u svom vrućem, gustom trbuhu. Ali teži elementi poput stroncija teže su objasniti. Dugo vremena su fizičari smatrali kako se ti silni elementi uglavnom formiraju tijekom supernova - poput kilonove, ali u manjem obimu i posljedica eksplozije masivnih zvijezda na kraju njihova života. Ali postalo je jasno da supernove same ne mogu objasniti koliko teških elemenata ima u svemiru.
Stroncijev koji se pojavio nakon prvog otkrivenog sudara neutronske zvijezde mogao bi pomoći potvrđivanju alternativne teorije da ti sudari između mnogo manjih, ultrazvučnih objekata zapravo proizvode većinu teških elemenata koje nalazimo na Zemlji.
Fizika ne treba spajanje supernova ili neutronskih zvijezda da bi objasnio svaki gomolji atom oko sebe. Naše sunce je relativno mlado i lagano, tako da uglavnom topi vodik u helij. No veće, starije zvijezde mogu sa svojih 26 protona spojiti elemente teške poput željeza, navodi NASA. Međutim, nijedna zvijezda ne postaje vruća ili dovoljno gusta prije posljednjih trenutaka svog života da proizvede bilo koji element između 27-protonskog kobalta i 92-protonskog urana.
Pa ipak, na Zemlji pronalazimo teže elemente cijelo vrijeme, kao što je par fizičara primijetio u članku iz 2018. godine objavljenom u časopisu Nature. Dakle, tajna.
Otprilike polovina tih teških elemenata, uključujući stroncij, nastaje postupkom nazvanim "brzi hvatanje neutrona" ili "r-procesom" - nizom nuklearnih reakcija koje se odvijaju u ekstremnim uvjetima i mogu formirati atome s gustim jezgrama protonima i neutronima. No znanstvenici još nisu utvrdili koji su sustavi u svemiru dovoljno ekstremni da proizvedu čistu količinu r-procesa koji se vide u našem svijetu.
Neki su mislili da su krivci supernove. "Donedavno su astrofizičari oprezno tvrdili da izotopi nastali u r-procesnim događajima potječu prvenstveno od jezgra kolapsa supernova", napisali su 2018. godine Naturei.
Evo kako bi funkcionirala ta ideja supernove: detonacije, umiruće zvijezde stvaraju temperature i pritiske koji su iznad svega što su stvorili u životu, te kratkim, nasilnim bljeskovima izbacili složene materijale u svemir. To je dio priče koju je Carl Sagan pričao 1980-ih, kada je rekao da smo svi napravljeni od "stvarčica zvijezda".
Nedavni teoretski rad, prema autorima tog članka Nature 2018, pokazao je da supernove možda ne proizvode dovoljno r-procesa za objašnjenje svoje prevladavanja u svemiru.
Unesite neutronske zvijezde. Nadmudreni leševi preostali nakon nekih supernova (nadmašili ih samo crne rupe u masi po kubičnom inču) maleni su u zvjezdanoj veličini, po veličini bliski američkim gradovima. Ali mogu nadmašiti zvijezde pune veličine. Kada se udruže, rezultirajuće eksplozije tresu tkaninu prostora-vremena intenzivnije od bilo kojeg drugog događaja osim sudara crnih rupa.
A u tim bijesnim spajanjima astronomi su počeli sumnjati, dovoljno je elemenata r procesa koji bi mogli objasniti njihov broj.
Rane studije svjetla od sudara 2017. pokazale su da je ta teorija ispravna. Astronomi su dokaze za zlato i uran vidjeli u načinu na koji je svjetlost filtrirala kroz materijal iz eksplozije, kao što je u to vrijeme izvijestila Live Science, ali podaci su i dalje bili magloviti.
Novi rad objavljen jučer (23. listopada) u časopisu Nature nudi najčvršću potvrdu tih ranih izvještaja.
"Zapravo smo došli na ideju da ćemo možda vrlo brzo nakon događaja vidjeti stroncij. Međutim, pokazalo se da je to dokazno slučaj se pokazalo vrlo teškim", autor studije Jonatan Selsing, astronom sa Sveučilišta u Kopenhagenu, stoji u izjavi.
Astronomi tada nisu bili sigurni kako bi izgledali teški elementi u svemiru. Ali oni su ponovno analizirali podatke za 2017. godinu. I ovaj put, s obzirom na više vremena za rad na problemu, pronašli su "snažnu karakteristiku" u svjetlu koje je dolazilo od kilonove koja pokazuje pravo na stroncij - potpis procesa r i dokaz da su se drugi elementi vjerojatno formirali tamo dobro, napisali su u svom radu.
S vremenom će se neki materijal iz te kilonove vjerojatno probiti do galaksije i možda postati dio drugih zvijezda ili planeta, rekli su. Možda će na kraju dovesti buduće vanzemaljske fizičare da pogledaju u nebo i pitaju se odakle sve te teške stvari na njihovom svijetu.
